Využití tepelné energie ze vzduchu odcházejícího při ventilaci

V současné době se staví nízkoenergetické a zejména pasivní domy se stále lepšími tepelně izolačními vlastnostmi. Vzhledem k těsnosti jejich vnějšího pláště, oken i dveří je v nich téměř nezbytné řízené větrání. Odcházející vzduch však obsahuje ještě velké množství tepla. K jeho zpětnému využití (rekuperaci) může sloužit i tepelné čerpadlo vzduch/voda.

Zajímavou novinkou v tomto ohledu je tepelné čerpadlo vzduch/voda firmy Comfortzone. Při jeho vývoji bylo základním cílem zajistit dostatečnou výměna vzduchu v rodinném domě a navíc maximálně zpětně využije teplo z odtahovaného vzduchu: Výsledkem je zařízení, které zajistí současně vytápění, ventilaci i ohřev užitkové vody.

 

Princip činnosti

Přítomností lidí, jejich činností, provozem elektrických spotřebičů apod. dochází v rodinných domech k tepelným ziskům. Při běžném způsobu větrání ale dojde k odvodu takto získané tepelné energie bez užitku do vnějšího prostředí.

Tepelné čerpadlo Comfortzone popmcí ventilátoru odtahuje použitý teplý vzduch z koupelen, WC, šaten a kuchyní zpětně z něj získává tepelnou energii. Současně, pomocí scroll kompresoru s chladivem, získává i teplo obsažené ve vzdušné vlhkosti odcházejícího vzduchu (podobně jako je využito kondenzační teplo ze spalin u kondenzačního kotle).

Veškerá takto získaná energie je v kondenzátoru předávána vodě v otopném systému nebo v zásobníku pro ohřev teplé užitkové vody.

Ve své podstatě jde o velmi účinnou „větrací jednotku“, která umí získat z odtahovaného vzduchu tepelný výkon 5 kW (resp. 6,5 kW – v závislosti na použitém typu tepelného čerpadla).

 

Konstantní topný faktor

U jiných tepelných čerpadel vzduch/voda, která využívají venkovní vzduch, dochází ke snižování topného faktoru (tj. poměru vyrobené a vstupní energie) v závislosti na venkovní teplotě: čím je teplota nižší, tím je nižší i topný faktor a tím i využití dodávané elektrické energie.

Tepelné čerpadlo Comfortzone využívá ke svému výkonu pouze vnitřní vzduch o komfortní teplotě kolem 21 °C, která je v rodinných domech prakticky konstantní během celého roku. Tomu je přizpůsobena i patentem chráněná konstrukce výparníku, která v kombinaci s rotačním kompresorem a chladivem umožňuje odváděný vzduch vně budovy ochladit až na hodnotu -15 °C.. U tepelného čerpadla Comfortzone je tak topný faktor vysoký (až 4,2) a prakticky nezávislý na venkovní teplotě. .

 

Výkon dle pořeby

Scroll kompresor od firmy Copeland ve spolupráci s frekvenčním měničem přizpůsobuje aktuální výkon tepelného čerpadla podle okamžité potřeby energie a současně snižuje počet cyklů sepnuto/vypnuto, čímž se podstatně prodlužuje životnost celého zařízení.

Inteligentní regulace umožňuje řízení výkonu tepelného čerpadla na základě údajů o prostorové teplotě domu nebo výstupní či zpětné teploty vody v topném systému. Stav a provozní hodnoty tepelného čerpadla – jako je doba chodu kompresoru, celková doba provozu, přepočítaný výkon získaný z odtahovaného vzduchu, výkon dodaný elektrickými topnými spirálami a další – jsou zobrazeny na displeji.

 

Topný okruh může být tvořen velkoplošnými radiátory nebo podlahovým vytápěním. Pro oba typy vytápění existuje v řídící jednotce samostatný režim, který zohledňuje rychlost náběhu topné soustavy: Nesmíme zapomenout, že čím nižší teploty vody v topných tělesech dosáhneme, tím bude vyšší topný faktor a účinnost tepelného čerpadla.

 

Nízká potřeba chladiva

V tepelném čerpadle Comfortone je pouze 1,2 kg ekologického chladiva R 134A, které umožňuje pracovat s vyššími teplotami vody v sekundárním okruhu.

Chladivo je vždy přesně plněno za fixních podmínek a odzkoušeno přímo ve výrobě s následnou výstupní kontrolou. Tím je zajištěno přesné naplnění okruhu chladivem a odpadají tak možné odchylky během plnění chladiva do kompresorového okruhu přímo na stavbě a snižuje se riziko jeho úniku a jeho následné likvidace. Toto řešení přispívá i ke snížení produkce skleníkových plynů.

 

Rychlý ohřev vody

Ohřev vody probíhá ve spirálově vinutém trubkovém výměníku. Speciální tvar potrubí zabezpečuje vysokou efektivitu přenosu tepla a současně eliminuje usazovaní sedimentu v akumulační nádrži v oblastech s tvrdou vodou (protékající voda nepřichází do styku s vodou v akumulačním zásobníku). Možnost nastavení teploty vody v zásobníku je od 45-60 °C. Záleží pouze na přání uživatele a množství spotřeby teplé vody domácnosti. Pro objekty s vysokou spotřebou lze využít i zabudovaného bivalentního zdroje tepla o výkonu 6 nebo 9 kW.

 

Jednoduchá instalace

Především není nutná žádná venkovní jednotka. Pro instalaci tepelného čerpadla postačuje půdorysná plocha 60 x 65 cm a výška 2,40 m (připojení vzduchotechnického potrubí).

Tepelné čerpadlo je standardně vybaveno expanzní nádrží, oběhovým čerpadlem, topným a vodovodním okruhem.a armaturami pro připojení na vzduchotechnické potrubí.

Pro snížení energetické náročnosti domu je možno připojit sluneční kolektory a  během přechodného období využívat získanou energii i například k přitápěnéní či ohřevu bazénu.

Tím, že tepelné čerpadlo kombinuje funkci tří samostatných zařízení (tepelného čerpadla, zásobníku na ohřev teplé vody a větrací jednotky) se uspoří materiál a tím i sníží zátěž na životní prostředí.

 

Příklad z praxe

Tepelné čerpadlo Comfortzone je vhodné zejména pro rodinné domy o vytápěné ploše mezi 100 až 260 m2 a do celkové tepelné ztráty 5 kW (resp. 12,5 kW při využití doplňkového ohřevu topnými spirálami).

Příkladem využití může být instalace v jednom rodinném domě u Prahy s tepelnými ztrátami necelých 7 kW po ukončení topné sezóny v roce 2008. Dům je vybaven podlahovým vytápěním, teplotní spád i v těch nejvyšších mrazech je 36/28. Teplota vody v akumulačním zásobníků je nastavena na 50 °C, což znamená úsporný ohřev s minimálním spínáním elektrických topných spirál. Množství vody je naprosto dostačují pro 4člennou rodinu – dvě dospělé osoby s dvěma dětmi.

V průběhu topné sezóny 2008/2009 byla celková spotřeba elektrické energie na vytápění, větrání a ohřev teplé vody 5124 kWh. Následující topná sezóna v roce 2009/2010 doložila tvrzení meteorologů, že se jednalo o výjimečné zimní období, které projevilo i vyšší spotřebou elektrické energie – 6098 kWh. Pokud vezmete v úvahu, že v dané lokalitě činila sazba pro tepelné čerpadlo za 1 kWh 2,06 Kč v roce 2008 a 2,34 Kč v roce 2009, dostáváme se na částku necelých 15 000 Kč kterou je nutné zaplatit za topení, větrání a přípravu teplé vody i při letošní abnormální zimě. V této ceně je komfortně vytopený dům s dostatkem teplé vody a příjemným ovzduším v průběhu celého roku.

 

Redakce (Zdroj: Nativa, s. r. o., www.nativa.biz)

Celý článek je (po korektuře) uveřejněn v čísle 4/10 časopisu Energie 21.

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *